Výzva k předkládání návrhů na vědecký cíl a způsob realizace družice ESA Earth Explorer-8

Transkript

1 Josef Šobra Česká kosmická kancelář, o.p.s. Odbor pozorování Země

2 Česká kosmická kancelář Soukromá nezisková organizace Založena v listopadu 2003 v souvislosti se započetím užší spolupráce ČR s Evropskou kosmickou agenturou (ESA) Je národním kontaktním bodem pro spolupráci s ESA V současnosti se podílí na přípravě národního kosmického programu Zastupuje stát v důležitých evropských orgánech souvisejících s kosmonautikou, kosmickým výzkumem a jeho aplikacemi Propaguje kosmonautiku a její aplikace v ČR na všech úrovních mezi odbornou i laickou veřejností včetně studentů a dětí Propaguje české kosmické aktivity a zájmy českých pracovišť v zahraničí 2

3 ČR JE 18. ČLENSKÝM STÁTEM Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Lucembursko, Německo, Nizozemí, Norsko, Portugalsko, Rakousko, Řecko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. Kanada se podílí na některých projektech ESA a má statut zvláštního spolupracujícího (téměř členského) státu. Maďarsko, Polsko a Rumunsko mají statut Evropského spolupracujícího státu (druhý krok na cestě k plnému členství). Estonsko, Slovinsko, Slovensko a Turecko podepsaly Rámcovou dohodu o spolupráci s ESA (první krok na cestě k plnému členství). 3

4 4

5 Program pozorování Země ESA Stávající a vyvíjené družice: 1. ERS 1,2 + ENVISAT (provoz do 2013) 2. Meteorologické družice pro EUMETSAT (Meteosat, MSG, MTG) 3. Družice pro provozní monitoring životního prostředí (Sentinel 1-5) 4. Vědecké družice Earth Explorer Earth Explorer (EE) mají za cíl vědecky zkoumat Zemi a její procesy Konkrétní výzkumná témata jsou obsažena ve vědeckém programu pozorování Země Living Planet rozpracovaném v publikaci The Changing Earth (PDF ke stažení) finančně se vývoj hradí z programu EOEP, do něhož z ČR přispívá MŠMT) 5

6 Přehled zájmových oblastí programu Living Planet a kategorií vyvíjených družic Atmosféra a zemské klima Pevninské ekosystémy a biosféra Kryosféra, polární oblasti Zemský interiér, geosféra Světový oceán Dle významnosti konkrétního zkoumaného tématu a rozpočtu na realizaci ESA rozlišuje tzv.: 1. EE Core Missions (velké nákladné družice zkoumající problematiku vysokého vědeckého významu, pomalejší proces výběru) 2. EE Opportunity Missions (menší a méně nákladné družice s rychlejším procesem výběru) 6

7 Přehled všech vyvíjených misí Earth Explorer GOCE Výzva na 8. EE SMOS 3 kandidáti na 7. EE ADM Aeolus CryoSat 2 Swarm EarthCARE 7

8 Atmosféra a zemské klima ADM-Aeolus (core) start v listopadu 2011 dráha slunečně-synchronní ve 408 km Wind Doppler LIDAR (ALADIN) měřící v pásmu UV, 355nm, rychlost větru, vertikální rozložení oblačnosti a vlastnosti aerosolů cílem je globálně zmapovat vertikální rozložení větrného proudění v atmosféře využití ve výzkumu dynamiky atmosféry, přesnější klimatické modely a numerické modely předpovědi počasí 8

9 Atmosféra a zemské klima EarthCARE (core) start v září 2013, společný projekt ESA & JAXA dráha slunečně-synchronní ve 450 km Backscatter Lidar (ATLID) nm, vysoké spektrální rozlišení Cloud Profiling Radar (CPR) - JAXA/NICT - citlivost -36 dbz, 500 m vertikální rozlišení Multi-Spectral Imager (MSI) - 7 kanálů, šířka záběru 150 km, rozlišení 500 m/pixel Broadband Radiometer (BBR) - 2 kanály, 3 směry pohledu (nadir, před/za nadirem) cílem je získat vertikální profily rozložení a struktury oblaků a aerosolů, změřit radianci horní hranice atmosféry a hodnoty začlenit do numerických modelů počasí a klimatu 9

10 Atmosféra a zemské klima PREMIER (kandidát na EE-7 core) start odhadem 2016 dráha slunečně-synchronní ve 817 km, 09:30 (LTDN), ve formaci s MetOp IR limb-imaging spectrometer millimetre-wave limb-sounder měření koncentrace a teploty plynů a jiných látek (H 2 O, O 3, CH 4, CO, C 2 H 6, N- sloučenin, halogen-vodíků ad.), objem vody a velikost ledových částic v oblacích na hranici tropo-/stratosféry a jejich vzájemné vztahy v kombinaci s daty z družice EPS- MetOp bude možno odvodit další měření pro spodní troposféru 10

11 Atmosféra a zemské klima TRAQ (nevybraný kandidát na EE-7 core) LEO (varianty 714 km/812 km, inklinace ) UV-VIS-NIR-SWIR spectrometer TIR-sounder (profily CO a O 3 ) Directional Polarisation Imager (aerosoly) měření chemického složení troposféry (O 3, PMčástice, SO 2, NO x, CO, VOC, CH 4, aerosoly),odhady emisí a zanikání látek chemickými pochody, vliv na klima The ESAC feels however, that the air quality measurements that will be available from complementary missions during the post-2016 time period, significantly reduce the added value of the TRAQ mission. Moreover, one of the stated objectives of the mission the study of chemistryclimate coupling needs further elaboration. 11

12 Atmosféra a zemské klima A-SCOPE (nevybraný kandidát na EE-7 core) dráha téměř polární, slunečně-synchronní ve km Integrated Path Differential Absorbtion LIDAR (množtví CO 2 v atmosférickém sloupci) měření prostorových a časových změn koncentrací CO 2 v atmosféře a odhalení toků uhlíku s přesností vyšší než 0,02 Pg C/rok na ploše cca 10 6 km 2 (P=10 15 ) Regrettably, the active LIDAR technology is not at a state such that the mission can be flown in the 2016 time frame. Further development of the measurement and sensor concept and technology is recommended. 12

13 Pevninské ekosystémy Světový oceán SMOS (opportunity m.) Soil Moisture Ocean Salinity start (spolu s Proba-2) dráha slunečně-synchronní ve 758 km, 06:00 (LTAN) Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis (MIRAS) v pásmu L (1,4 GHz, 21 cm) se šířkou záběru 1000 km cílem je globálně zmapovat půdní vlhkost a salinitu světového oceánu pro studium hydrologického cyklu, zpřesnění předpovědí povodní, management vodních zdrojů a monitoring a modelování oceánských proudů 13

14 Pevninské ekosystémy BIOMASS (kandidát na EE-7 core) start odhadem 2016 dráha téměř polární, slunečně-synchronní v cca 640 km, 05:00 (LTDN/LTAN) SAR (P-Band 435 MHz, šířka pásma 6 MHz), nejmenší velikost pixelu 50x50 m globální monitoring lesní biomasy za účelem studia geochemického cyklu uhlíku použitý typ radaru umožní rovněž měřit tloušťku ledovců a permafrostu, vlhkost půdy, salinitu oceánů a geologické mapování v aridních oblastech 14

15 Pevninské ekosystémy FLEX (nevybraný kandidát na EE-7) dráha téměř polární, slunečně-synchronní ve 606/651 km, 10:00 (LTDN, max. fluorescence a zároveň ozáření Sluncem) Fluorescence Imaging Spectrometer měřící dva absorbční pásy O 2, spektrální rozlišení 0,1 nm měření reflektance vegetace (VNIR), obsah vody (SWIR), teplota (TIR) a další podpůrná měření cílem bylo odvodit množství přijímaného uhlíku vegetací při fotosyntéze pomocí měření fluorescence chlorofylu, využití v lesnickém managementu, studium geoch. cyklu uhlíku ESAC felt that the procedure to derive gross primary productivity from fluorescence measurements is extremely complex. This procedure and the related error budget have not been fully explained in the report and subsequent discussions, leading to doubts about the reliability of the mission concept. 15

16 Kryosféra a polární oblasti Cryosat-2 (opportunity m.) start v únoru 2010 dráha s vysokou inklinací obvykle nad 88 na obou polokoulích, v 718 km SAR Interferometric Radar Altimeter (SIRAL) pracující ve 3 módech (LRM, SAR, SARin), pulsy každých 50 μs - prost. rozlišení 250 m (SAR) doplňkový payload (DORIS, laser retroreflector) cílem je identifikovat trendy výkyvů tloušťky mořského ledu v Arktidě a pevninských ledovců, vliv tání ledovce v Antarktidě a Grónsku na růst hladiny oceánu Původní družice Cryosat se v roce 2005 nedostala na orbit díky poruše rakety. V roce 2006 ESA rozhodla postavit družici znovu (Cryosat-2). 16

17 Kryosféra a polární oblasti CoreH2O (kandidát na EE-7 core) start odhadem 2016 dráha téměř polární, slunečně-synchronní ve km, 18:00 (LTAN) SAR v pásmech X (9.6 GHz) a Ku (17.2 GHz) pro rozlišení ledovců různé tloušťky, šířka záběru 100 km, velikost pixelu 50x50 m měření tloušťky sněhu a pevninského i plovoucího ledu monitoring zasněžených oblastí, ledovců a vodních ploch zejména pro modelování odtokových poměrů v horských oblastech a výzkum změn klimatu na ně 17

18 Zemský interiér a geosféra Světový oceán a Atmosféra Swarm (opportunity m.) start v červnu 2011 konstelace tří družic s polární dráhou ve výškách km Absolute Scalar Magnetometer (ASM), Vector Field Magnetometer (VFM) a Electric Field Instrument (EFI, iontová hustota) Accelerometer (ACC) pro měření vlivu negravitačních sil atmosféry na družici (český produkt) a GNSS přijímač pro přesné určení polohy studium dynamiky zemského jádra a pláště (3D model vodivosti) a jejich interakcí, magnetismu litosféry, elektrických proudů v ionosféře a magnetosféře, detekce oceánských proudů podle magnetických stop, vlivy magnetismu na vrchní vrstvy atmosféry 18

19 Zemský interiér a geosféra Světový oceán GOCE (core) start Gravity field and steady state Ocean Circulation Explorer dráha téměř polární, slunečně-synchronní ve 250 km Electrostatic Gravity Gradiometer (EGG) měřící s přesností 1 mgal (10 5 ms 2 ), tvorba geoidu s přesností 1-2cm, prostorové rozlišení až 50 km cílem je zpřesnit model gravitačného pole Země, osvětlit vliv gravitace na oceánské proudění, zkoumat procesy v zemské kůře a plášti do hloubky 200 km, postglaciální zdvih v Kanadě a Skandinávii, srovnat záznamy výšky oceánského vlnění po celém světě, jednotný výškoměrný systém 19

20 Výzva pro předkládání návrhů na Earth družice se bude realizovat na základě mezinárodní spolupráce v čele návrhu musí stát hlavní navrhovatel (vědec), jenž bude v případě výběru mise předsedat její Mission Advisory Group (poradní vědecká skupina) návrh mise může být koncipován buď jako celá nová družice, anebo pouze jako sensor letící na družici postavené mimo ESA finální návrhy očekávané v reakci na tuto výzvu by měly mít za sebou již konkrétní technickou představu realizace podpořenou průmyslovým týmem se zkušenostmi s návrhem platformy, senzorů, provozních parametrů mise apod. český příspěvek může mít formu vědeckého nápadu či zapojením se do mezinárodního vědeckého týmu, vývoje senzoru či jeho části anebo do stavby samotné družice (čistě průmyslová záležitost) 20

21 Důležité požadavky na návrh, jež se odrazí při jejich hodnocení navržené téma by mělo svým vědeckým zaměřením přispět k dosažení některého z cílů ESA stanovených v publikaci The Changing Earth: New Scientific Challenges for ESA s Living Planet Programme (ESA SP-1304) v případě zvolení jiného tématu musí návrh prokázat vysoký stupeň inovativnosti náklady na stavbu družice a pozemní segment specifický pouze pro tuto misi nesmí překročit 100 milionů Euro (ekonom. podmínky 2009) musí prokázat vysokou vědeckou úroveň a rovněž připravenost uživatelské obce, dále technickou část (navrhovaná technologie sensoru musí být natolik zralá, aby mohla během fáze A dosáhnout dostatečné úrovně zralosti, viz zadávací dokumentace) a programovou část prokazující reálnou možnost startu v roce 2018 musí být předloženy elektronicky prostřednictvím webu: 21

22 Závěry a budoucí kroky české vědecké týmy mají příležitost přispět svým dílem k návrhu některého ze zahraničních konsorcií, které se pro sestavování návrhů začnou či již začaly formovat (eventuálně založit konsorcium vlastní) Česká kosmická kancelář se pokusí českým vědcům zapojení do těchto zahraničních konsorcií usnadnit diskusí domácích nápadů se svými protějšky v národních agenturách v Německu, Francii a Velké Británii shromážděné návrhy budou v ESA zhodnoceny v orgánu ESAC (Earth Science Advisory Committee), který vybere dva až tři kandidáty, které postoupí dále do fáze A (studie proveditelnosti) na základě výsledků těchto studií pak ESAC doporučí jeden návrh, který ESA zrealizuje jako Earth (fáze B/C/D/E) 22

23 Důležité termíny Informujte CSO o záměru reagovat na výzvu zasláním stručného abstraktu v rozsahu půl až jedné strany textu formátu A4 v anglickém jazyce. Stručně popište téma a charakter příspěvku. Pokud víte, uveďte též roli vašeho pracoviště a potenciální domácí či zahraniční partnery Schůzka CSO s německou delegací do ESA PB-EO a výměna informací o národních zájmech v misi EE Zaslání informace o českých zájmech v EE-8 do CNES ve Francii a BNSC ve Velké Británii Doručení Letters of Intent do ESA Doručení kompletních návrhů do ESA Vyhlášení výsledků evaluace návrhů (výběr 2-3 pro fázi A) Studie ve fázi A mohou trvat zhruba měsíců Předpokládaný start

24 Tato příležitost zapojit se do vývoje mise Earth Explorer od samého začátku se naskýtá poprvé! Plné znění zadání s detailní specifikací všech požadavků: Kontakt: Česká kosmická kancelář, o.p.s. Odbor pozorování Země Josef Šobra sobra@czechspace.cz mobil: